JSR：20nm以下工藝中193nm光刻膠選型及光刻方案的介紹

1. 分辨率限制

• 193nm浸沒式光刻（ArFi）的理論分辨率極限為38nm半節(jié)距（hp），需通過多重圖形技術(shù)（如SADP/SAQP）實(shí)現(xiàn)更小特征尺寸（如10nm）。

  
  

• 關(guān)鍵依據(jù)

  （《20nm節(jié)點(diǎn)以下，浸沒式光刻光刻膠.pdf》）：ArFi結(jié)合雙圖形技術(shù)可延伸至2x nm節(jié)點(diǎn)，再通過多重圖形技術(shù)（如SADP）推進(jìn)至sub-20nm hp工藝。

  
  

1. 減薄材料（Slimming Material）：

• 作用

  將初始線寬進(jìn)一步縮小至目標(biāo)尺寸（如20nm→10nm）。

• 案例

  （《20nm節(jié)點(diǎn)以下...》）：JSR開發(fā)的減薄材料成功形成20nm線條，適用于sub-20nm工藝。

• 要求

  高蝕刻選擇性、低線寬粗糙度（LWR≤1.8nm 3σ）。

  
  

親水性內(nèi)酯（Hydrophilic Lactone）：

• 作用

  改善LWR和缺陷率（Defectivity）。

• 效果

  （《20nm節(jié)點(diǎn)以下...》）：新內(nèi)酯單體使光刻膠LWR顯著降低，對多圖形技術(shù)至關(guān)重要。

無頂涂層光刻膠（Topcoat-less Resist）：

• 需求

  （《2011年浸沒式光刻膠.pdf》）：5nm節(jié)點(diǎn)需薄膜光刻膠（<80nm）防止塌陷，同時要求高感光度與RLS平衡（分辨率/LWR/感光度的權(quán)衡）。

  
  

• 推薦型號

  （《信越KrF光刻膠.pdf》）：如SHER系列（線/空）和AT系列（接觸孔），具有優(yōu)異蝕刻速率控制能力。

  
  

高折射率光刻膠：

• 背景

  （《Extendability_of_193nm...》）：為突破數(shù)值孔徑（NA）限制，需材料折射率（RI）>2.0。

• 進(jìn)展

  含硫聚合物等新型高RI材料在研（尚未商用）。

1. 工藝核心步驟：

• 核心層光刻

  使用193nm浸沒式光刻（ArFi）形成預(yù)定義圖形（如線條或孔）。

• 側(cè)壁沉積

  通過原子層沉積（ALD）在核心圖形側(cè)壁形成間隔層。

• 核心層移除

  選擇性蝕刻移除初始核心，保留間隔層作為最終圖形模板。

• 圖形轉(zhuǎn)移

  將間隔層圖形轉(zhuǎn)移至底層，實(shí)現(xiàn)分辨率倍增。

設(shè)備與材料協(xié)同：

• 曝光系統(tǒng)

  高NA（≥1.35）浸沒式光刻機(jī)（如ASML NXT系列），搭配偏振照明優(yōu)化對比度。

• 光刻膠組合

  需匹配減薄材料與高蝕刻選擇性的底部抗反射涂層（BARC），如《BARC.pdf》中的極性可切換PS-BARC。

  
  

1. 線寬粗糙度（LWR）控制：

• 方法

  （《光刻膠參數(shù)敏感度分析.pdf》）：親水性內(nèi)酯單體可改善LWR；化學(xué)放大光刻膠（CA）需優(yōu)化PAG/淬滅劑比例。

  
  

• 替代方案

  （《193nm光刻材料...》）：非化學(xué)放大材料（如PNBHFA/NBC系統(tǒng)）可避免酸擴(kuò)散導(dǎo)致的LWR惡化。

薄膜光刻膠的抗蝕性：

• 選型需平衡薄膜化（防塌陷）與蝕刻/離子注入阻擋能力（《光刻介紹.pdf》）。

  
  

• 薄層高敏感樹脂（如SUMITOMO的PAR系列）。

在5nm SADP/SAQP工藝中，193nm光刻膠需滿足：

• 選型

  減薄材料 + 親水性內(nèi)酯單體 + 薄膜無頂涂層光刻膠（如SHER/AT系列）。

• 方案

  高NA ArFi曝光 → 側(cè)壁沉積 → 選擇性蝕刻的SADP/SAQP流程，輔以高蝕刻選擇性格點(diǎn)填充BARC。

• 創(chuàng)新方向

  高折射率光刻膠（RI>2.0）與EUV混合方案（《TECTECH光刻膠市場預(yù)測.pdf》）。